Vào thời kỳ đầu, nhà Nguyễn cũng giống như các triều đại phong kiến khác là thành lập 6 cơ quan đầu não gồm các bộ Lại, Binh, Hình, Lễ, Hộ, Công để giúp nhà vua cai quản việc nước. Trong đó bộ Lễ lo các việc lễ tế, văn hóa, giáo dục của triều đình. Chính bộ Lễ đã tổ chức khoa thi Hương, thi Hội, các lễ truyền lô xướng danh tiến sĩ.
Sau khi Pháp hoàn thành xâm lược Việt Nam, nhiều chính sách về văn hóa, giáo dục được toàn quyền xứ Đông Dương đưa ra, trong đó có việc cải tổ giáo dục.
Theo nhà nghiên cứu Nguyễn Đắc Xuân, vào năm 1907, triều Nguyễn cử Cao Xuân Dục và Thượng thư Bộ Hộ Huỳnh Côn dẫn đầu phái đoàn vào Nam kỳ để "bàn nghị học chính" với Pháp. Sau cuộc họp bàn, hai đại thần trở về Huế và vua Duy Tân cho thành lập Bộ Học, cử Cao Xuân Dục giữ chức Thượng thư Bộ Học, trụ sở trường Tôn Học được sử dụng làm trụ sở Bộ Học. Bộ Học ra đời đã thay thế Bộ Lễ cai quản việc học hành, thi cử.
Trước khi được bổ nhiệm làm Thượng thư Bộ Học, ông Cao Xuân Dục từng trải qua rất nhiều chức quan dưới triều Nguyễn sau khi thi đậu cử nhân tại khoa thi vào năm 1876.
Trong khoa thi Hội năm Tân Sửu 1901, ông Cao Xuân Dục là chánh chủ khảo khoa thi và làm quan độc quyển khoa thi Đình năm Đinh Mùi 1907. Năm 1913, ông về hưu với hàm Đông các Đại học sĩ.
Trong thời gian làm quan, ông sưu tầm bảo lưu sách cổ và thuê người chép lại những bộ sách quý hiếm, xây dựng nên Long Cương Bảo tàng Thư viện, một trong vài thư viện lớn bậc nhất ở Nghệ Tĩnh. Các vị kế nhiệm chức Thượng thư Bộ Học là Hồ Đắc Trung (1856-1939) và Thân Trọng Huề (1869-1925).
Về cơ cấu tổ chức, Bộ Học cũng giống như các bộ khác, đứng đầu là Thượng thư, sau đó Tham tri.
Sau khi lên ngôi, năm 1933, vua Bảo Đại cho đổi tên Bộ Học thành Bộ Quốc gia Giáo dục và cử quan đại thần Phạm Quỳnh, lúc ấy đang là Thượng thư Bộ Lại kiêm giữ chức Thượng thư Bộ Quốc gia Giáo dục. Sau khi vua Bảo Đại thoái vị, Bộ Quốc gia Giáo dục dưới triều Nguyễn cũng kết thúc.
Sau năm 1975, các trụ sở trong khu Bộ Học được sử dụng làm trụ sở của Sở Giáo dục tỉnh Bình Trị Thiên.
Hiện nay, dấu tích trụ sở của Bộ Học vẫn tồn tại trên đường Hàn Thuyên, Đinh Tiên Hoàng thuộc phường Thuận Thành (thành phố Huế, Thừa Thiên Huế) với vòm cổng xây bằng gạch có ghi bốn chữ Hán tên là Bộ Học đường môn. Các dãy nhà nằm trong Bộ Học xưa kia nay là trụ sở của Công ty Sách và Thiết bị trường học Thừa Thiên Huế.
Võ Thạnh